CN109990366A - 储热耦合吸收式热泵供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储热耦合吸收式热泵供热系统，所述储热耦合吸收式热泵供热系统包括：电加热器；储热装置；吸收式热泵机组包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、工质泵，所述发生器的输出端与所述冷凝器的输入端相连，所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端相连，所述蒸发器的输出端与所述吸收器相连，所述吸收器通过所述工质泵与所述发生器相连，且所述发生器通过管路与所述吸收器相连；供热回路，所述供热回路与所述冷凝器相连；其中所述储热装置通过传热回路与所述发生器相连以提供高位热能，所述蒸发器与空气换热以提供低位热能。本发明的储热耦合吸收式热泵供热系统，COP值高，可以大幅降低“煤改电”的运行成本，且系统的结构简单。

Description

储热耦合吸收式热泵供热系统
技术领域
本发明属于供热技术领域，具体而言，涉及一种储热耦合吸收式热泵供热系统。
背景技术
我国采暖季雾霾严重，受环保压力的影响，各地都开始推行“煤改电”的政策，谷电采暖的利用型式多为谷电蓄热供暖，受谷电价格的影响，导致很多地区都无法经济有效的推行“煤改电”。
电能转化为热能来供暖是高品位能源向低品位能源的转化，存在不经济性。为了提高经济性，相关技术中，一种方式是利用空气热泵来供热，但是空气热泵只能输入电能，无法实现谷电的存储，也就无法24小时为居民提供供暖，且供热温度较低；另一种方式是利用吸收式热泵来供热，但是热泵的高低位热能均来源于谷电转化的热能，对降低谷电供暖成本方面毫无意义，并且还增加了系统的复杂性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种储热耦合吸收式热泵供热系统，所述储热耦合吸收式热泵供热系统的COP值高。
根据本发明实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，包括：电加热器；储热装置，所述储热装置的储热介质通过所述电加热器加热；吸收式热泵机组，所述吸收式热泵机组包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、工质泵，所述发生器的输出端与所述冷凝器的输入端相连，所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端相连，所述蒸发器的输出端与所述吸收器相连，所述吸收器通过所述工质泵与所述发生器相连，且所述发生器通过管路与所述吸收器相连；供热回路，所述供热回路与所述冷凝器相连；其中所述储热装置通过传热回路与所述发生器相连以提供高位热能，所述蒸发器与空气换热以提供低位热能。
根据本发明实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，可以利用谷电、弃风电或弃光电采暖，整个系统的COP值高，可以大幅降低“煤改电”的运行成本，且系统的结构简单、成本低。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，还包括：空气导流塔，所述空气导流塔罩设在所述蒸发器外。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述冷凝器与所述吸收器之间设有第一膨胀阀。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述发生器与所述吸收器之间的管路设有第二膨胀阀。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述吸收式热泵机组的工质对为氨和水。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述传热回路的传热工质为空气。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述传热回路的传热工质为导热油。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述传热回路的供热端的温度不小于180℃。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述储热装置的储热介质为相变储热介质。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述储热装置的储热介质为固体储热介质。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，所述供热回路的供热温度为T，满足：50℃≤T≤80℃。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，具有储放热工作模式，在所述储放热工作模式中，所述电加热器、所述传热回路、所述吸收式热泵机组均工作。
根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统，具有放热工作模式，在所述放热工作模式中，所述电加热器停机，所述传热回路、所述吸收式热泵机组工作。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统的结构示意图。
附图标记：
储热耦合吸收式热泵供热系统100，
电加热器10，储热装置20，传热回路30，
发生器41，冷凝器42，蒸发器43，吸收器44，工质泵45，第一膨胀阀46，第二膨胀阀47，
供热回路50。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1描述根据本发明实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统100，在电力充沛期储热耦合吸收式热泵供热系统100利用电能加热储热装置20的储热介质，比如利用谷电加热储热介质，在电力紧张期(比如非谷电时间)即可将储热装置20储蓄的热能用来供热。
如图1所示，根据本发明一个实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统100包括：电加热器10、储热装置20、吸收式热泵机组、供热回路50。
其中，电加热器10通过电网供电或发电厂的发电机直接供电，可以利用谷电加热储热装置20的储热介质，或者电加热器10可以利用风电、光伏发电站、潮汐发电站的电能工作，这样电加热器10可以将这些电能转化为储热装置20的高位热能。
储热装置20通过电加热器10加热，并存储高位热能，储热装置20的储热介质最低温度在180℃以上，储热装置20的储热介质为固体储热介质，比如镁砖、混凝土、沙石等，储热装置20的储热介质也可以为液体储热介质，比如熔盐等，储热装置20的储热介质也可以为相变储热介质。
吸收式热泵机组包括：发生器41、冷凝器42、蒸发器43、吸收器44、工质泵45，储热装置20通过传热回路30与发生器41相连以提供高位热能，发生器41的输出端与冷凝器42的输入端相连，冷凝器42的输出端与蒸发器43的输入端相连，蒸发器43与空气换热以提供低位热能，蒸发器43的输出端与吸收器44相连，吸收器44通过工质泵45与发生器41相连，且发生器41通过管路与吸收器44相连，该管路的末端可以设有喷头，可以将发生器41的工质喷淋到吸收器44，供热回路50与冷凝器42相连。
供热时储热装置20通过传热回路30的传热工质为发生器41提供热量，传热回路30的传热工质先在储热装置20中与储热介质进行热交换，再将热量传递给发生器41的工质，传热回路30的供热端的温度不小于180℃，传热回路30的传热工质可以为空气，传热回路30的传热工质也可以为导热油。储热装置20、传热回路30及附属管路上可以设有压力传感器及温度传感器。
吸收式热泵机组的工质对可以为氨和水，其中水为吸收剂。发生器41的工质受热后产生氨气，并输出给冷凝器42，发生器41输出给冷凝器42氨气。发生器41及附属管路上可以设有压力传感器及温度传感器。
发生器41出来的氨气通过冷凝器42放热，加热供热回路50中的采暖循环水，为热用户提供采暖用水，供热回路50的供热温度为T，满足：50℃≤T≤80℃，比如T＝55℃。冷凝器42及附属管路上可以设有压力传感器及温度传感器。冷凝器42与吸收器44之间设有第一膨胀阀46，放热完毕后的氨工质通过膨胀阀减压，减压后的氨工质进入蒸发器43吸收空气中的热量。蒸发器43、吸收器44及附属管路上可以设有压力传感器及温度传感器。
蒸发器43与吸收器44相连，水作为吸收剂在吸收器44中对氨工质进行吸收变为氨水溶液。吸收器44通过工质泵45与发生器41连接，氨水溶液通过工质泵45加压后进入发生器41，发生器41受热后氨水溶液中的氨蒸发，水作为吸收剂通过管路返回到吸收器44，发生器41与吸收器44之间的管路设有第二膨胀阀47，以降低喷淋到吸收器44的水压。
也就是说，吸收式热泵机组的低温热能来自于空气，高位热能来自于电能，这样，可以用较少的电能输出较多的采暖水，整个系统的COP值(能效比)可以高达1.8，远高于相关技术中利用电能提供高低位热能的系统。
为了提升蒸发器43的吸热性能，储热耦合吸收式热泵供热系统100还可以包括：空气导流塔(图中未示出)，空气导流塔罩设在蒸发器43外，空气导流塔可以增强蒸发器43外部的空气流速，增强蒸发器43的换热效率，进一步地，空气导流塔罩可以罩设在工质泵45的上方，或者空气导流塔与罩设工质泵45的导气通道(图中未示出)连通，在气流流通方向上蒸发器43位于工质泵45下游，这样可以通过吸收工质泵45的工作热损耗，增加蒸发器43外部气流的温度，增加蒸发器43处的低位热能的品质，还能为工质泵45散热。
根据电力的供需情况，储热耦合吸收式热泵供热系统100具有储放热工作模式和放热工作模式。
电力充沛时，比如谷电时期或者弃风电、弃光伏电、弃潮汐电等，储热耦合吸收式热泵供热系统100进入储放热工作模式。在储放热工作模式中，电加热器10、传热回路30、吸收式热泵机组均工作，传热回路30可以具有电磁阀和用于泵送传热工质的泵体，储热耦合吸收式热泵供热系统100包括控制单元。在储放热工作模式中，控制单元控制电加热器10通电开启，控制单元控制传热回路30的电磁阀开启以及泵体开启，控制单元控制吸收式热泵机组开启，工质泵45开启。
低谷电时期储热工况和放热工况同时进行，采用低谷电将储热装置20中的储热介质，同时开启传热回路30将一部分热能传递给吸收式热泵机组的发生器41，使得吸收式热泵机组开始工作满足夜间低谷电时期的采暖需求。
电力紧张时期，比如非谷电时期，储热耦合吸收式热泵供热系统100进入放热工作模式。在放热工作模式中，电加热器10停机，传热回路30、吸收式热泵机组工作。控制单元控制电加热器10断电停机，控制单元控制传热回路30的电磁阀开启以及泵体开启，控制单元控制吸收式热泵机组开启，工质泵45开启。
非谷电时期只开启放热工况，电加热器10停止工作，只开启传热回路30将储热装置20中的容量传递给吸收式热泵系统的发生器41，吸收式热泵机组开始工作满足非谷电时期的采暖需求。
储热装置20的容量满足非谷电时期驱动吸收式热泵机组的热容量，电加热的功率要满足储放热工作模式下为吸收式热泵机组提供热能，并为储热装置20蓄热。吸收式热泵机组的工质泵45和供热回路50的水泵的功率可调，在非谷电时期，可以降低工质泵45和水泵的功率，适当降低供热温度，以延长储热装置20的供热时间，节约能源。
根据本发明实施例的储热耦合吸收式热泵供热系统100，可以利用谷电采暖，整个系统的COP值高，可以大幅降低“煤改电”的运行成本，且系统的结构简单、成本低。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，包括：
电加热器；
储热装置，所述储热装置的储热介质通过所述电加热器加热；
吸收式热泵机组，所述吸收式热泵机组包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、工质泵，所述发生器的输出端与所述冷凝器的输入端相连，所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端相连，所述蒸发器的输出端与所述吸收器相连，所述吸收器通过所述工质泵与所述发生器相连，且所述发生器通过管路与所述吸收器相连；
供热回路，所述供热回路与所述冷凝器相连；其中
所述储热装置通过传热回路与所述发生器相连以提供高位热能，所述蒸发器与空气换热以提供低位热能。
2.根据权利要求1所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，还包括：空气导流塔，所述空气导流塔罩设在所述蒸发器外。
3.根据权利要求1所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述冷凝器与所述吸收器之间设有第一膨胀阀。
4.根据权利要求1所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述发生器与所述吸收器之间的管路设有第二膨胀阀。
5.根据权利要求1所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述吸收式热泵机组的工质対为氨和水。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述传热回路的传热工质为空气。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述传热回路的传热工质为导热油。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述传热回路的供热端的温度不小于180℃。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述储热装置的储热介质为相变储热介质。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述储热装置的储热介质为固体储热介质。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，所述供热回路的供热温度为T，满足：50℃≤T≤80℃。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，具有储放热工作模式，在所述储放热工作模式中，所述电加热器、所述传热回路、所述吸收式热泵机组均工作。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的储热耦合吸收式热泵供热系统，其特征在于，具有放热工作模式，在所述放热工作模式中，所述电加热器停机，所述传热回路、所述吸收式热泵机组工作。
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